[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR20040020909A - Apparatus and method for microwave determination of at least one physical parameter of a substance - Google Patents

Apparatus and method for microwave determination of at least one physical parameter of a substance Download PDF

Info

Publication number
KR20040020909A
KR20040020909A KR10-2003-7015628A KR20037015628A KR20040020909A KR 20040020909 A KR20040020909 A KR 20040020909A KR 20037015628 A KR20037015628 A KR 20037015628A KR 20040020909 A KR20040020909 A KR 20040020909A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
microwave
scanning
signal
electrical signal
polarization
Prior art date
Application number
KR10-2003-7015628A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
올라푸르에이취. 존슨
존토르 토르게이르슨
알란존 상스터
Original Assignee
인텔스칸 오르빌규태크니 이에이취에프.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 인텔스칸 오르빌규태크니 이에이취에프. filed Critical 인텔스칸 오르빌규태크니 이에이취에프.
Publication of KR20040020909A publication Critical patent/KR20040020909A/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N22/00Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N22/00Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
    • G01N22/04Investigating moisture content

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Blast Furnaces (AREA)

Abstract

A method and an apparatus is described to measure at least one physical parameter of a substance such as moisture and salt content. This is done by transmitting a microwave beam through the material to be measured and detect only a reflection of a predetermined polarity of the transmitted waves. To accomplish this a polarizing plate is used so that only cross-polarized microwaves, which pass through the substance are detected and the co-polar reflections from surrounding structures are excluded. The object can either be moving as on a conveyer belt or in a rest position.

Description

마이크로파를 이용한 물질의 적어도 하나의 물리적 변수의 측정방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR MICROWAVE DETERMINATION OF AT LEAST ONE PHYSICAL PARAMETER OF A SUBSTANCE}A method and apparatus for measuring at least one physical variable of a substance using microwaves {APPARATUS AND METHOD FOR MICROWAVE DETERMINATION OF AT LEAST ONE PHYSICAL PARAMETER OF A SUBSTANCE}

나무, 담배 및 음식과 같은 다양한 상품을 제조하는 과정에서 상품에 포함된 수분 함량이 제조과정의 최종 단계에 들어가기 전에 매우 중요한 역할을 한다는 것은 잘 알려져 있다.It is well known that in the manufacture of various commodities such as wood, tobacco and food, the moisture content of the commodities plays a very important role before entering the final stage of the manufacturing process.

마이크로파 방사를 이용하여 상기 수분 함량을 측정할 때, 마이크로파는 측정되는 상기 물질에 포함된 수분 분자와 반응하게 된다. 물 분자의 쌍극자 특성으로 인하여 상기 마이크로파의 전기장(field)은 상기 분자와의 반응으로 상기 입사된 에너지의 열 흡수를 발생시키는 상기 분자가 회전 및 변환되는 움직임을 발생시키게 된다. 상기 마이크로파의 위상 쉬프트(속도 손실)에 따른 상기 마이크로파의 감쇄(에너지 손실)를 측정함으로서 상기 재료의 수분 함량을 정확하게 측정할 수 있다. 일반적으로 이는 출력신호를 전기 신호로 변환함으로서 측정할 수 있다. 어떤 재료내에서 상기 감쇄와 위상 시프트는 그 재료의 유전 특성을 계산하는 방법으로 사용될 수 있다. 재료의 유전 특성은 복소 유전율로 표현된다. 복소 유전율은 ε=ε'+jε"이고, 여기서 ε'는 유전상수이고 이는 재료가 전기 에너지를 저장할 수 있는 정도를 나타내며, ε"는 손실 계수로써 재료내의 전계 에너지의 손실을 나타낸다. 상기 ε'와 ε"를 안다면 책에 있는 공식으로부터 그 재료의 물 함량과 밀도를 계산할 수 있다.When measuring the moisture content using microwave radiation, the microwaves will react with the moisture molecules contained in the material being measured. Due to the dipole nature of the water molecules, the electric field of the microwaves causes the molecules to rotate and convert in response to the molecules to generate heat absorption of the incident energy. The moisture content of the material can be accurately measured by measuring the attenuation (energy loss) of the microwave according to the phase shift (speed loss) of the microwave. In general, this can be measured by converting the output signal into an electrical signal. Within certain materials the attenuation and phase shift can be used as a way of calculating the dielectric properties of the material. The dielectric properties of the material are expressed in complex permittivity. The complex permittivity is ε = ε '+ jε ", where ε' is the dielectric constant, which represents the extent to which the material can store electrical energy, and ε" is the loss factor, which represents the loss of the field energy in the material. Knowing ε 'and ε ", the water content and density of the material can be calculated from the formulas in the book.

또한, 지방, 단백질 및 소금과 같은 다른 물리적 변수들도 측정될 수 있는데, 예를 들면, 하나 이상의 주파수를 사용하고 물로 인한 에너지 흡수 효과와 소금 이온의 존재로 인한 에너지 흡수 효과를 분리함으로서 상기 물질들의 물리적 변수의 측정이 가능하게 되는데, 이는 상기 물과 소금 이온의 손실 메카니즘의 주파수 의존성이 상이하기 때문이다. 상기 장치를 사용한 반복적인 분석과 전통적인 방법을 사용하여 얻어진 결과를 비교함으로서, 캘리브레이션을 할 수 있다.In addition, other physical variables such as fat, protein and salt can also be measured, e.g. by using one or more frequencies and separating the energy absorption effect from water and the energy absorption effect from the presence of salt ions. The measurement of physical parameters is made possible because the frequency dependence of the loss mechanism of water and salt ions is different. Calibration can be performed by comparing the results obtained using traditional methods with repeated analysis using the device.

현재까지 알려진 마이크로파를 이용한 방법으로는 일반적으로 지방, 단백질 및 소금과 같은 물리적 변수에 대한 측정은 할 수 없었으며, 단지 수분 함량만을 측정할 수 있었다. 예를 들면, 현재까지 비 접촉식 마이크로파 기술을 이용하여 지방 함량을 측정하기 위한 장치는 없었다. 마이크로파를 이용하여 지방 성분을 계측하는 휴대용 장치는 있었다. 그러나, 상기 장치는 측정될 물질과의 견고한 접촉을 필요로 했고 실질적으로는 수분 함량을 측정하였다. 상기 장치는 사전 캘리브레이션 되었고, 측정된 수분 함량으로부터 지방 함량을 계산하였다.Microwave-based methods have not been able to measure physical variables such as fat, protein and salt in general, but only moisture content. For example, to date, there has been no device for measuring fat content using non-contact microwave technology. There has been a portable device for measuring fat content using microwaves. However, the device required firm contact with the material to be measured and substantially measured the moisture content. The device was precalibrated and the fat content was calculated from the measured moisture content.

다른 시스템 및 방법은 재료의 수분 함량을 측정하기 위해 개발되었다. 하나는휴대용 장치였으며, 위에서 언급한 장치와 유사한 것으로 소위 "스트립라인(stripline)" 센서라고 하였다. 상기 장치는 상기 스트립라인이 상기 재료에 근접 접착되는 방식으로 재료 위에 놓여지게 된다. 그 다음 마이크로파가 발생되고 스트립라인을 따라 인가되면 스트립라인에서 감쇄가 측정된다. 상기 감쇄나 손실은 물 함량으로 변환된다. 이는 표면 측정 방법이다. 큰 부피의 재료의 전체적인 수분 함량을 측정하기 위해서는 상기 대상 물체 주변을 돌려가며 여러 곳에서 측정할 필요가 있다. 그리고, 평균값을 지표로 사용한다.Other systems and methods have been developed to measure the moisture content of materials. One was a handheld device, similar to the device mentioned above, called a "stripline" sensor. The device is placed on a material in such a manner that the stripline is closely adhered to the material. Then, when microwaves are generated and applied along the stripline, the attenuation is measured in the stripline. The attenuation or loss is converted to water content. This is a surface measurement method. In order to measure the overall moisture content of a large volume of material, it is necessary to make measurements at several places around the object. The average value is used as an index.

다른 장치에서는 상기 재료를 마이크로파 송출 시스템의 송출부와 수신부 안테나 사이에 위치시키고 재료로부터 나오는 출력 신호와 입력 소스 신호를 비교함으로서 상기 재료의 특성을 유추할 수 있다.In another apparatus, the properties of the material can be inferred by placing the material between the transmitting and receiving antennas of the microwave delivery system and comparing the output signal from the material and the input source signal.

미국 특허 공보 4,578,998에서는 다른 방향으로 편파된 신호를 이용한 마이크로파 시스템에 대하여 기재하고 있다. 두 개의 방사체는 두 개의 다른 극성을 가지는 편파 신호를 이용하여 평면 재료를 가로질러 측정하는데, 이는 이들 두 신호간의 상호 간섭을 피하기 위해서이다. 상기 파의 방향성, 즉 극성은 방사장치의 구별을 위해 사용된다.US Patent Publication 4,578,998 describes a microwave system using signals polarized in different directions. The two emitters measure across the planar material using polarized signals with two different polarities to avoid mutual interference between these two signals. The direction, ie polarity, of the wave is used to distinguish the radiator.

상기 미국 특허 공보 4,578,998의 문제점은 측정된 신호가 상기 재료를 통과한 감쇄 뿐만 아니라 검증되지 않은 주변 재료로부터 반사되는 마이크로파의 반사파도 포함하고 있다는 것이다. 이 때문에 결과에 에러가 발생하게 된다.The problem with the U.S. Patent Publication No. 4,578,998 is that the measured signal includes not only attenuation passing through the material, but also reflected waves of microwaves reflected from unverified surrounding materials. This results in errors in the results.

휴대용 접촉식 장치를 사용하는데 있어서의 단점은 큰 부피의 재료의 표면 측정이다. 상기 재료의 주변의 여러 곳에 측정해야 한다는 사실 때문에 전체적으로 상기 재료를 측정하는데 시간이 많이 소요되고 측정하는 동안 사람이 직접 장치를 들고 다니면서 재료에 센서를 접속시켜야하는 불편함이 있다. 사람이 직접 측정하기 때문에 상기 장치를 항상 동일한 방법으로 사용할 수 없으므로 에러가 발생될 수 있다.A disadvantage of using portable contact devices is the surface measurement of large volumes of material. Due to the fact that measurements have to be made in various places around the material, it is time consuming to measure the material as a whole and the inconvenience of having to carry the device directly while carrying the device and connecting the sensor to the material. An error can occur because the device cannot be used in the same way all the time because it is directly measured by a person.

본 발명은 물체를 향해서 마이크로파를 주사시키고 동일-편파 및 반대-편파로 주사된 마이크로파와 반사된 마이크로파를 분석함으로서 대상물체의 적어도 하나의 물리적 변수를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for measuring at least one physical parameter of an object by scanning microwaves towards the object and analyzing the reflected and microwaves scanned in the same and opposite polarized waves.

도 1은 본 발명에서 수분 함량을 측정하기 위한 방법으로 사용될 수 있는 하나의 실시예의 플로우챠트를 나타내고 있다.Figure 1 shows a flowchart of one embodiment that can be used as a method for measuring moisture content in the present invention.

도 2a와 2b는 본 발명의 방법이 사용될 수 있는 장치의 실시예를 도시한 그림이다.2A and 2B illustrate an embodiment of an apparatus in which the method of the present invention may be used.

도 3은 수분 함량을 측정하기 위해 본 발명과 함께 사용될 수 있는 두 번째 실시예의 도면이다. 또한 본 실시예는 측정되는 대상 또는 재료의 깊이를 측정하고 따라서 밀도도 측정한다.3 is a diagram of a second embodiment that may be used with the present invention to measure moisture content. This embodiment also measures the depth of the object or material being measured and thus also the density.

도 4는 상기 측정 대상 물체의 밀도와 습량을 계산하기 위해 사용되는 상기 주사빔내에 물체 또는 재료의 존재에 전기적 반응의 샘플을 보여주는 그래프이다.4 is a graph showing a sample of an electrical response to the presence of an object or material in the scanning beam used to calculate the density and moisture of the object to be measured.

도 5는 상기 편파 장치의 한 실시예이다.5 is an embodiment of the polarization device.

도 6는 상기 장치를 이용한 실험 결과 그래프이다.6 is a graph of experimental results using the apparatus.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같이 큰 재료의 수분과 지방의 함량과 같은 물질의 적어도 하나의 물리적 변수를 측정하기 위한 방법 및 장치를 제공하는데 있다. 이는 상기 샘플을 투과하는 경로를 생성하기 위한 마이크로파의 극성 즉 편파성을 이용함으로서 달성되는데, 여기서 마이크로파 빔은 측정 대상인 상기 재료를 통하고 상기 투과파 중에서 미리 정해진 방향으로 편파된 반사파만이 검출된다. 이는 단지 상기 재료를 통과한 신호만을 측정하게 된다는 잇점을 가진다. 이는 상기 물질을 통과한 반대-편파 마이크로파는 검출되고 주변 구성 물질로부터 반사되는 동일-편파 반사파는 제외되도록 편파판을 사용함으로 달성된다. 따라서, 이는 측정의 정확도와 감도를 증대시키게된다. 그러므로, 상기 측정 대상 물질을 통과한 후에 편파판에 반사된 마이크로파만을 수신되게 된다. 상기 시스템이 반대-편파 반사파를 검출하도록 설치되었다면, 측정되는 마이크로파는 측정되기 이전에 이미 상기 측정 대상 물체를 두 번 통과했음이 확실하다. 만일, 상기 시스템이 동일-편파 반사파를 검출하도록 설치되었다면, 수신 안테나의 슬릿으로부터 상기 재료의 표면까지의 거리를 측정할 수 있고, 이는 아무 측정 재료가 없을 경우 동일-편파 반사파와 비교하여 상기 재료의 깊이와 관련될 수 있다.It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for measuring at least one physical parameter of a substance, such as the moisture and fat content of a large material, as described above. This is accomplished by using the polarity, or polarization, of the microwave to create a path through the sample, where only the reflected wave is polarized through the material to be measured and polarized in a predetermined direction among the transmitted waves. This has the advantage that only the signal passing through the material is measured. This is accomplished by using a polarizing plate such that counter-polarized microwaves passing through the material are detected and the same-polarized reflected wave reflected from the surrounding constituent material is excluded. Thus, this increases the accuracy and sensitivity of the measurement. Therefore, only the microwaves reflected by the polarization plate after passing through the material to be measured are received. If the system has been installed to detect anti-polarized reflected waves, it is certain that the microwave to be measured has already passed the object twice before being measured. If the system is installed to detect co-polarized echoes, it is possible to measure the distance from the slit of the receiving antenna to the surface of the material, which is compared to the co-polarized echoes in the absence of any measurement material. May be related to depth.

본 발명의 첫 번째 측면은 상기 측정 대상 물체를 향해서 마이크로파를 주사시키고 그 반사파를 분석함으로서 어떤 물체의 적어도 하나의 물리적 변수를 측정하기 위한 장치와 관련된 것으로, 상기 장치는 다음과 같은 구성을 포함한다.A first aspect of the invention relates to an apparatus for measuring at least one physical variable of an object by scanning a microwave towards the object to be measured and analyzing the reflected wave, the apparatus comprising the following configuration.

- 시간의존성 전기 신호를 발생시키기 위한 쏘스장치,A source device for generating time-dependent electrical signals,

- 상기 물체에 근접 배치되고, 상기 시간 의존성 전기 신호를 마이크로파로 변환시키고 상기 마이크로파를 상기 물체로 주사시키기 위한 주사장치,A scanning device disposed proximate to the object, for converting the time dependent electrical signal into a microwave and for scanning the microwave into the object,

- 상기 물체와 인접하여 배치되며 상기 주사장치의 반대편에 위치하고, 상기 주사된 파의 편파 방향의 적어도 일부를 회전시키고, 미리 정해진 편파 방향을 가지는 상기 주사파의 반사를 위한 편파장치,A polarization device disposed adjacent to the object and located opposite the scanning device, for rotating at least a part of the polarization direction of the scanned wave and for reflecting the scanning wave having a predetermined polarization direction,

- 상기 편파장치와 함께 상기 물체의 맞은편에 위치하고, 미리 정해진 방향으로 편파되어 반사된 마이크로파를 수신하고, 상기 반사파를 전기 신호로 변환하기 위한 수신 장치, 및A receiving device positioned opposite the object together with the polarizing device, for receiving the reflected microwaves polarized in a predetermined direction and converting the reflected waves into an electrical signal, and

- 상기 전기적 신호를 이용하여 상기 물체의 적어도 하나의 물리적 변수를 계산하기 위한 컴퓨터 시스템.A computer system for calculating at least one physical variable of the object using the electrical signal.

또한, 바람직하게는 상기 쏘스 장치를 제어하기 위한 전자 제어장치가 함께 제공되는 것이 좋다. 상기 편파장치는 상기 주사파의 적어도 일부분을 회전시키기 위하여 편파판의 수평평판 내에 복수개의 평행한 금속선을 포함하는 평판으로 구성될 수 있다. 상기 금속선들은 플라스틱 재료와 같은 비반사 재질로 지지될 수 있다. 상기 편파판의 하층은 금속판과 같은 반사 물질이다. 상기 마이크로파가 편파판에 주사되면, 상기 마이크로파의 일부는 편파 방향을 회전시키는 상기 금속선을 때리게되고, 일부는 상기 금속선을 통과하여 하층판으로부터 반사되기까지 지지체를 통과하게 된다. 상기 하층판은 반사의 법칙에 의하여 상기 마이크로파를 반사시키고, 여기서 반사된 마이크로파의 일부는 편파 방향을 회전시키는 상기 금속선을 때리게 된다. 상기 편파판의 두께를, 즉 상기 금속선과 상기 하층판 사이의 간격을, 적절하게 조정하게 되면, "두 번째" 편파 방향과 "첫 번째" 편파 방향은 동일하게 될 수 있다. 바람직하게는, 상기 간격은 (1/4)λ 또는 일반적으로 (1/4 +n)λ이고, 여기서 λ는 상기 마이크로파의 파장, n은 정수이다. 상기 금속선과 하층판사이에 공기가 있는 경우가 일반적이다. 그러나, 상기 금속선과 상기 반사판 사이에 어떤 재료가 있을 때, 상기 두께비는 달라지게 되고 상기 재료의 유전 특성에 의존하게 된다. 편파 방향이 회전된 마이크로파는 상기 마이크로파를 전기 신호로 변환하는 상기 수신장치에서 수신하게 된다. 상기 수신된 마이크로파의 편파 방향은 주사된 마이크로파에 대하여 90도 회전될 수 있으며, 상기 마이크로파는 선편파 혹은 원편파 될 수 있다. 예를 들면, 상기 수신 장치는 안테나 또는 쌍극 안테나가 될 수 있다.In addition, it is preferable to be provided with an electronic control device for controlling the source device. The polarization device may be configured as a flat plate including a plurality of parallel metal lines in a horizontal flat plate of the polarizing plate to rotate at least a portion of the scanning wave. The metal wires may be supported by an antireflective material such as a plastic material. The lower layer of the polarizing plate is a reflective material such as a metal plate. When the microwave is scanned on the polarizing plate, part of the microwave hits the metal wire rotating the polarization direction, and part passes through the support until it is reflected from the lower plate through the metal wire. The underlayer reflects the microwaves by the law of reflection, where a portion of the reflected microwaves strikes the metal wire that rotates the polarization direction. If the thickness of the polarizing plate, that is, the spacing between the metal wire and the lower layer plate, is properly adjusted, the "second" polarization direction and the "first" polarization direction may be the same. Preferably, the interval is (1/4) λ or generally (1/4 + n) λ, where λ is the wavelength of the microwave and n is an integer. In general, there is air between the metal wire and the lower plate. However, when there is any material between the metal wire and the reflector, the thickness ratio will be different and depend on the dielectric properties of the material. The microwaves of which the polarization direction is rotated are received by the receiving device which converts the microwaves into electric signals. The polarization direction of the received microwave can be rotated 90 degrees with respect to the scanned microwave, and the microwave can be linearly or circularly polarized. For example, the receiving device may be an antenna or a dipole antenna.

상기 시간의존성 전기 쏘스 신호의 주파수는 수분과 염분과 같이 여러 변수를 측정하거나, 혹은 수분과 같이 하나의 변수를 측정하느냐에 의존하게 된다. 이는 상기 물과 염분 분자의 특성과 이들의 공진 주파수가 서로 다르기 때문이다. 이에 대한 하나의 실시예에서, 시간의존성 전기신호는 순차적으로 반복되는 주파수를 가지게 된다. 즉 첫 번째의 수분 측정을 위한 주파수이고 두 번째는 염분 측정을 위한 다른 주파수이다. 따라서, 상기 시간 의존성 전자기장은 적어도 하나의 주파수를 가지게 된다.The frequency of the time-dependent electric source signal depends on whether it measures several variables, such as water and salinity, or one variable, such as water. This is because the properties of the water and salt molecules and their resonant frequencies are different. In one embodiment of this, the time-dependent electrical signal has a frequency that is sequentially repeated. That is, the frequency for the first moisture measurement and the other for the salinity measurement. Thus, the time dependent electromagnetic field has at least one frequency.

상기 측정 대상 물체의 적어도 하나의 물리적 변수를 측정하기 위해서는, 여기서 물리적 변수는 상기 물체의 수분 함량 및/또는 밀도일 수 있으며, 공통 채널을 사용하는 것이 유용하기도 하다. 하나의 실시예에서, 상기 장치는 상기 전기 신호를 주사 안테나로 사용될 수 있는 상기 주사 장치와 상기 수신장치로 분배하는 커플러를 포함하여 제공된다. 여기서, 상기 수신 장치로 직접 향하는 전기 신호의 일부는 공통 채널을 통과하게 되고, 이 신호는 기준 신호로 사용되게 된다. 바람직하게는, 쏘스 신호의 절반은 공통 채널을 통과하게 되고 나머지 절반은 주사 안테나로 분배된다.In order to measure at least one physical variable of the object to be measured, the physical variable here can be the moisture content and / or density of the object, and it is also useful to use a common channel. In one embodiment, the device is provided comprising a coupler for distributing the electrical signal to the scanning device and the receiving device which can be used as a scanning antenna. Here, a part of the electrical signal directed to the receiving device passes through a common channel, and this signal is used as a reference signal. Preferably, half of the source signal passes through a common channel and the other half is distributed to the scanning antenna.

상기 측정 대상 물체에 대한 측정은 정지된 상태나 컨베이어 벨트와 같은 이송상태에서 이루어질 수 있다. 일반적으로, 상기 주사 및 수신 안테나는 방사 패턴이 대상 물체에 직접 향하도록 하면서 상기 대상 물체 위쪽의 적절한 위치에 근접되어 있다. 감쇄 측정을 위해서 상기 안테나들은 각각에 대하여 수직 편파 방향을 가지도록 설치된다.The measurement of the object to be measured may be performed in a stationary state or in a conveying state such as a conveyor belt. In general, the scan and receive antennas are in close proximity to a suitable location above the object, with the radiation pattern directed directly at the object. For attenuation measurements, the antennas are installed to have a perpendicular polarization direction with respect to each other.

또한, 상기 재료의 유전 상수를 측정하기 위해서는 상기 재료의 두께를 측정하는 것이 중요하다. 이를 측정하기 위한 한가지 방법은 또 다른 두 번째 수신 안테나를 상기 편파장치 및 상기 물체 윗쪽에 상기 주사 안테나에 근접시켜 설치하는 것이다. 따라서, 상기 동일-편파 신호는 재료가 없을 때와 재료가 있을 때의 거리 차이를 측정한다. 바람직하게, 이 경우에는 상기 수신된 마이크로파의 편파 방향은 주사 마이크로파와 동일하게 된다. 또한, 초음파도 동일한 목적으로 사용될 수 있다.It is also important to measure the thickness of the material in order to measure the dielectric constant of the material. One way to measure this is to install another second receive antenna in close proximity to the scanning antenna above the polarizer and the object. Thus, the same-polarized signal measures the difference in distance between when there is no material and when there is material. Preferably, in this case, the polarization direction of the received microwave becomes the same as the scanning microwave. Ultrasonic waves can also be used for the same purpose.

본 발명의 또 다른 측면은 어떤 물체의 적어도 하나의 물리적 변수를 마이크로파를 상기 물체를 향해 주사하고 반사파를 측정함으로서 측정하는 방법을 제공하는 것으로, 상기 방법은 다음과 같은 단계를 포함하게 된다.Another aspect of the invention provides a method of measuring at least one physical variable of an object by scanning microwave towards the object and measuring the reflected wave, the method comprising the following steps.

- 첫 번째 시간 의존성 전기 신호를 발생시키고, 적어도 상기 첫 번째 전기 신호의 일부를 마이크로파로 변환시키는 단계,Generating a first time dependent electrical signal and converting at least a portion of the first electrical signal into microwaves,

- 상기 물체를 향해서 상기 마이크로파를 주사시키는 단계,Scanning the microwave towards the object,

- 상기 물체와 근접 배치되고 상기 주사장치의 맞은편에 위치한, 반사된 마이크로파의 적어도 일부 편파 방향이 회전되는 편파장치에 의해 주사 마이크로파를 반사시키는 단계,Reflecting the scanning microwaves by means of a polarizing device which is arranged in proximity to the object and located opposite the scanning device, in which at least some polarization direction of the reflected microwaves is rotated,

- 상기 물체의 맞은편에 위치한 수신장치에서 상기 편파 장치로부터 반사된 마이크로파 중에서 편파 방향이 회전 된 부분을 수신하고, 상기 수신된 주사파의 일부를 두 번째 전기 신호로 변환하는 단계,Receiving, at a receiving device opposite to the object, a portion of the microwave reflected from the polarizing device in which the polarization direction is rotated, and converting a portion of the received scanning wave into a second electrical signal,

- 상기 두 번째 신호를 분석하고 적어도 하나의 물리적 변수를 측정하는 단계.Analyzing the second signal and measuring at least one physical variable.

하나의 실시예에서, 상기 쏘스에서 출력되는 상기 시간 의존성 전기 신호는 두 개로 분배되어, 일부는 공통 채널을 통하여 전송되고 일부는 편파 장치로부터 수신 수단으로 전송되고, 결국에는 상기 두 신호는 다시 합쳐지게 된다. 예를 들어 상기 편파장치 위에 아무런 재료가 없을 경우, 상기 합쳐진 신호는 기준 레벨과 기준 위상을 가지는 기준 신호로 사용된다. 어떤 물체가 상기 편파 장치에 있을 때, 상기 기준 위상과 기준 레벨의 왜곡은 어떤 형태이든 상기 물체의 복소 유전율을 측정하는데 사용된다. 상기 기준 위상 또는 주파수 쉬프트는 상기 물체의 상기 유전 상수 ε'를 계산하는데 사용되고, 상기 기준 레벨의 쉬프트는 상기 손실 계수 ε"를 측정하는데 사용될 수 있다. ε'와 ε"를 계산할 때 중요한 다른 변수는 마이크로파가 진행하는 물질의 두께이다. 이 변수는, 예를 들면 상기 편파 장치와 함께 상기 물체의 맞은편에 위치한 두 번째 수신수단을 사용함으로서 측정될 수 있다. 바람직하게는, 상기 두 번째 수신 수단은 주사된 마이크로파와 같은 편파 방향의 마이크로파를 검출하도록 조정되어 진다. 따라서, 상기 물체로부터 반사되는 마이크로파의 일부는 측정되어 기준 신호와 비교된다. 예들 들면, 물체가 없을 때의 신호와 상기 기준 신호로부터의 위상 쉬프트는 상기 물체의 높이를 측정하기 위해 사용된다. 상기 슬릿과 상기 편파판 사이의 거리와 주사혼으로 부터 방사되는 각도를 알고 있다면, 유효측정 면적을 측정할 수 있다. 상기 두께와 함께, 상기 체적이 계산되어 진다.In one embodiment, the time dependent electrical signal output from the source is divided into two, partly transmitted over a common channel and partly transmitted from a polarization device to a receiving means, and eventually the two signals are merged again. do. For example, if there is no material on the polarizer, the combined signal is used as a reference signal having a reference level and a reference phase. When an object is in the polarization device, the distortion of the reference phase and the reference level is used to measure the complex dielectric constant of the object in any form. The reference phase or frequency shift is used to calculate the dielectric constant [epsilon] 'of the object and the shift of the reference level can be used to measure the loss factor [epsilon]. Other variables that are important when calculating [epsilon] and [epsilon] are: The thickness of the material through which microwaves travel. This variable can be measured, for example, by using a second receiving means opposite the object with the polarization device. Preferably, the second receiving means is adapted to detect microwaves in a polarization direction such as scanned microwaves. Thus, a portion of the microwave reflected from the object is measured and compared with the reference signal. For example, a signal in the absence of an object and a phase shift from the reference signal are used to measure the height of the object. If the distance between the slit and the polarizing plate and the angle radiated from the scanning horn are known, the effective measuring area can be measured. Together with the thickness, the volume is calculated.

상기 주사된 마이크로파는 선편파이고, 상기 수신 수단이 검출하는 반사파의 편파 부분은 바람직하게는 상기 주사된 마이크로파에 대하여 90도 편파된다.The scanned microwave is a linearly polarized wave, and the polarized portion of the reflected wave detected by the receiving means is preferably polarized by 90 degrees with respect to the scanned microwave.

이는 상기 물체 전체를 통과한 주사파의 일부만이 검출된다는 것을 입증하는 것으로, 여기서 상기 편파장치는 상기 물체의 아래에 위치하므로, 상기 편파 방향의 마이크로파는 상기 물체를 통과해야만 한다. 재료내에서의 상기 위상 변화와 감쇄 변화를 측정하는 한가지 방법은 공통 채널을 사용하는 것이다. 재료가 없을 때, 공통 채널에서 조정 가능한 감쇄기와 위상 쉬프터를 이용하면 상기 편파 장치의 상기 반사 신호와 상기 공통 채널에서의 신호의 합은 제로가 될 것이다. 예를 들면, 가령 상기 주사혼의 수직방향으로, 상기 재료내의 섬유조직이 주로 한 방향으로 된 경우라면, 상기 마이크로파의 선편파 보다는 원편파를 사용하는 것이 가능해 보인다.This proves that only a part of the scanning wave passing through the object is detected, where the polarization device is located below the object, so that the microwave in the polarization direction must pass through the object. One method of measuring the phase change and attenuation change in the material is to use a common channel. In the absence of material, the use of adjustable attenuators and phase shifters in the common channel will result in the sum of the reflected signal of the polarization device and the signal in the common channel being zero. For example, if the fibrous tissue in the material is mainly in one direction, for example in the vertical direction of the scanning horn, it is possible to use circular polarization rather than linear polarization of the microwave.

또한, 상기 수분 함량은 물고기와 같은 물체의 지방 함량을 측정하는 데 사용될 수 있다. 부력은 알려져 있고 일정하므로, 상기 물고기의 체내의 지방과 물 사이의 관계는 실험적 공식으로 정립되어 있다. 이는 기록된 자료를 이용하여 구할 수도 있다.In addition, the moisture content can be used to measure the fat content of an object such as a fish. Since buoyancy is known and constant, the relationship between fat and water in the body of the fish is established by an experimental formula. This can also be obtained from the recorded data.

이제부터, 본 발명의 특히 바람직한 실시예들과 상기 도면과 함께 상세히 설명하겠다.In the following, particularly preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명에서 수분 함량을 측정하기 위한 방법으로 사용될 수 있는 하나의 실시예의 플로우챠트를 나타내고 있다. 상기 장치는 상기 커플러(2)의 왼쪽으로 보이는 마이크로파 방사 쏘스(1)를 포함하고 있다. 바람직한 실시예에서, 상기 마이크로파 방사 쏘스(1)은 어떤 특정한 주파수 반드폭에 걸쳐 시간에 따라 바람직하게는 선형적으로 변화하는 주파수를 가지는 마이크로파를 연속적으로 주사하는 스웹트 쏘스이다. 상기 쏘스(또는 쏘스들)은 하나 이상의 중심 주파수를 주사하도록 준비되기도 한다. 상기 주파수를 연속적으로 변화시키는 소인(掃引) 쏘스, 즉 스윕 쏘스는 상기 커플러(2)로 신호를 보내기 전에 스위치(15)로부터 신호를 수신한다. 상기 스위치(15)는 어떤 중심 주파수를 가지게 될지를 결정하게 된다.Figure 1 shows a flowchart of one embodiment that can be used as a method for measuring moisture content in the present invention. The device comprises a microwave radiation source 1 visible to the left of the coupler 2. In a preferred embodiment, the microwave radiation source 1 is a swept source that continuously scans microwaves having a frequency that varies linearly with time, preferably over a certain frequency bandwidth. The source (or sources) may be prepared to scan one or more center frequencies. A sweeping source that continuously changes the frequency, ie a sweep source, receives a signal from the switch 15 before sending the signal to the coupler 2. The switch 15 determines which center frequency it will have.

상기 스윕 쏘스(1)로부터의 신호는 적절한 레벨로 한번 증폭되고 상기 커플러(2)에서 분배되는데, 일부 신호는 공통 채널을 통해서 상기 수신 장치(7)로 전송되고 반면에 남은 신호는 측정 채널에서 상기 주사 안테나(4)로 전송된다. 바람직하게, 상기 두 개의 서로 다른 방향으로 전송되는 신호는 동일하고, 각각의 신호는 원 신호의 정확하게 50%이다.The signal from the sweep source 1 is amplified once at an appropriate level and distributed at the coupler 2, with some signals being transmitted to the receiving device 7 via a common channel while the remaining signals are transmitted to the measuring channel. Transmitted to the scanning antenna 4. Preferably, the signals transmitted in the two different directions are the same, and each signal is exactly 50% of the original signal.

본 발명의 원칙으로부터 벗어남 없이도 상기 측정대상 샘플이 커다란 물체의 연속적인 흐름으로 대체될 수 있다. 이를 주지시키는 이유는 이후의 상기 장치의 설명에서는 단순한 샘플에 대하여만 설명하게 될 것이기 때문이다.The sample to be measured can be replaced by a continuous flow of large objects without departing from the principles of the present invention. The reason for this is to be noted that the following description of the device will only describe simple samples.

상기 마이크로파는 주사 안테나(4)와 같은 수단에 의하여 상기 샘플에서 검출될것이다. 마찬가지로, 평면 안테나도 같은 목적으로 사용될 수 있다.The microwave will be detected in the sample by means such as scanning antenna 4. Similarly, planar antennas can be used for the same purpose.

상기 쏘스 신호(10a)는 매우 높은 주파수의 마이크로파 신호이다. 상기 마이크로파 신호는 미리 정해진 밴드폭상에서 중심 주파수보다 약간 낮은 주파수에서 약간 높은 주파수까지 상기 쏘스 오실레이터를 선형적으로 소인(掃引), 즉 스윕함으로써 주파수 변조된 신호이다. 샘플의 종류에 따라서 상기 쏘스 신호의 바람직한 중심 주파수가 결정되며, 수분, 염분 또는 단백질과 같은 측정 대상의 물리적 변수의 수에 따라서 사용되는 주파수의 개수가 결정된다.The source signal 10a is a microwave signal of very high frequency. The microwave signal is a frequency modulated signal by linearly sweeping, ie, sweeping, the source oscillator from a slightly lower frequency to a slightly higher frequency than the center frequency on a predetermined bandwidth. The type of sample determines the preferred center frequency of the source signal, and the number of frequencies used depends on the number of physical variables to be measured, such as moisture, salinity or protein.

상기 쏘스 신호(10a)는 상기 샘플(14)를 통과하고, 상기 편파 장치(5)를 때리고 반사되어 되돌아 온다. 상기 쏘스 신호(10a)가 샘플을 통과하게 되면 감쇄되고 느려지게 된다. 상기 감쇄 정도는 주로 상기 쏘스 신호가 통과하게 되는 상기 샘플(14) 재료의 손실 계수 ε"에 의하여 결정된다. 상기 쏘스 신호가 느려지게 되는 정도는 주로 상기 물질(14)의 유전 상수 ε'에 의하여 결정된다.The source signal 10a passes through the sample 14 and hits the polarization device 5 and is reflected back. As the source signal 10a passes through the sample, it is attenuated and slowed down. The degree of attenuation is mainly determined by the loss factor ε "of the material of the sample 14 through which the source signal passes. The extent to which the source signal is slowed is mainly determined by the dielectric constant ε 'of the material 14. Is determined.

상기 쏘스 신호(10a)가 상기 편파 장치(5)를 때리게 되면, 상기 편파 장치(5)는 상기 수신 안테나(6)의 신호로 상기 신호의 편파 방향을 변화시킨다. 상기 주사 안테나(4)와 상기 수신 안테나(6)은 서로 편파 방향이 직교된 것을 빼고는 완전히 동일한 것이다. 이는 상기 샘플, 컨베이어 벨트 또는 컨베이어 벨트 구조물 또는 어떠한 주변 물체 및 상기 주사 안테나(4)로부터 방사되는 모든 방향으로부터의 어떠한 반사도 상기 수신 장치(7)에서 검출되지 않게 되는데, 그 이유는 이들 신호들은 상기 수신 안테나(6)로 입사하기에 적합하지 않은 편파 방향을 가지고 있기 때문이다. 상기 시스템이 캘리브레이트 되었다면, 상기 수신장치(7)는 이론적으로 상기시스템에 샘플(14)로 인한 측정신호의 전기적 변화만을 검출하게 된다.When the source signal 10a strikes the polarization device 5, the polarization device 5 changes the polarization direction of the signal by the signal of the reception antenna 6. The scanning antenna 4 and the receiving antenna 6 are exactly the same except that the polarization directions are orthogonal to each other. This means that no reflections from the sample, the conveyor belt or the conveyor belt structure or any surrounding object and any direction radiating from the scanning antenna 4 are detected at the receiving device 7, since these signals are This is because it has a polarization direction that is not suitable for incidence to the antenna 6. If the system is calibrated, the receiving device 7 theoretically detects only the electrical change of the measurement signal due to the sample 14 in the system.

상기 샘플(14)은 상기 측정채널에서 추가적인 위상 시프트와 감쇄를 나타내게 된다. 바람직한 실시예에서는 수신 안테나가 하나이지만 수신 안테나가 하나 이상일 수도 있다.The sample 14 exhibits additional phase shift and attenuation in the measurement channel. In a preferred embodiment, there is only one receiving antenna, but there may be more than one receiving antenna.

하나의 실시예에서, 주파수 믹서는 상기 위상 차이를 측정하기 위해서 공통 및 측정 채널 모두에서 사용된다. 다른 실시예에서, 상기 기준 신호(8a)는 감쇄기와 위상 시프터(3)로 전송된다. 캘리브레인션 하는 동안, 샘플(14)이 없거나 특성을 알고 있는 샘플이 있는 경우에 상기 공통 채널이 측정 채널의 전기적 특성에 응답하도록 상기 감쇄기와 위상 시프터(3)가 세팅된다.In one embodiment, a frequency mixer is used in both the common and measurement channels to measure the phase difference. In another embodiment, the reference signal 8a is transmitted to the attenuator and phase shifter 3. During calibration, the attenuator and phase shifter 3 are set such that the common channel responds to the electrical characteristics of the measurement channel in the absence of sample 14 or in the case of known samples.

상기 수신기 입력에서, 상기 수신 장치(7)는 상기 기준 신호(8b)와 상기 측정 신호(10b)를 반대-위상으로 더하게 된다. 상기 수신 장치에서 제로 신호를 생성시키는 공통 채널에서의 삽입 위상 시프트와 감쇄는 기록된다. 상기 기록된 위상 시프트와 상기 감쇄는 수분과 같은 물리적 변수의 계산이 이루어지는 상기 프로세서로 보내진다.At the receiver input, the receiving device 7 adds the reference signal 8b and the measurement signal 10b in anti-phase. Insertion phase shifts and attenuations in the common channel generating zero signals at the receiving device are recorded. The recorded phase shift and the attenuation are sent to the processor where the calculation of physical parameters such as moisture is made.

적어도 하나 이상의 주파수가 사용되는 장치에서, 방법은 상기와 같고 상기 스위치(15)가 다른 주파수로 전환하게 된다.In an apparatus in which at least one frequency is used, the method is the same as above and the switch 15 switches to another frequency.

이상에서 하나의 실시예에 대하여 기술하였다. 일반적으로 측정을 위한 4 가지의 주된 방법이 있다.One embodiment has been described above. In general, there are four main methods for measuring.

1. 가장 간단한 실시예는 상기 공통 채널에 전기적으로 제어가능한(프로그램 가능한) 위상 시프터와 감쇄기(3) 모두와 함께 스윕 오실레이터(1)를 사용한 것이라하겠다. 이 실시예이서는 상기 수신 장치가 제어하는 위상 시프터와 감쇄기(3)는 캘리브레인션 주파수에서 상기 수신 장치 입력에서 상기 더해진 신호들이 도 4의 "정확하게" 반대 위상의 "제로" 입력 신호(4)를 출력할 때까지 조정된다. 상기 샘플(14)이 존재할 때, 감쇄와 위상 시프트의 변화에 대한 기록은 상기 프로세서로 보내진다.1. The simplest embodiment will be the use of a sweep oscillator 1 with both an electrically controllable (programmable) phase shifter and an attenuator 3 on the common channel. In this embodiment, the phase shifter and attenuator 3 controlled by the receiving device is configured such that the added signals at the input of the receiving device at the calibration frequency are " zero " Until it is output. When the sample 14 is present, a record of the attenuation and the change in phase shift is sent to the processor.

2. 상기 쏘스(1)는 스윕, 즉 소인(掃引)되지 않으나 주파수 조정이 가능하고, 상기 공통 채널은 전기적으로 제어가능한 감쇄기(3)만을 포함한다. 이 경우 상기 오실레이터 주파수와 상기 감쇄기(3)는 상기 수신 장치(7)에서 제로 신호를 출력하도록 조정된다. 주파수 및 감쇄의 변화에 대한 기록은 상기 프로세서로 전달된다.2. The source 1 is swept, i.e. not sweeped but frequency adjustable, and the common channel comprises only an electrically controllable attenuator 3. In this case the oscillator frequency and the attenuator 3 are adjusted to output a zero signal at the receiving device 7. Records of changes in frequency and attenuation are passed to the processor.

3. 소인(掃引), 즉 스웹트 주파수 쏘스(3)은 도 4에서 보는바와 같이, 상기 수신 장치에서 출력될 상기 주파수 응답을 발생시키기 위해 사용된다. 상기 수신 전자 장치는 좀더 복잡하고 측정대상 물질로 인한 상기 위상 변화와 감쇄 변화의 징조인 상기 주파수 응답의 형태의 변화를 기록할 수 있도록 요구된다. 이 경우, 좀더 복잡한 전자장치가 상기 필요한 위상 시프트와 감쇄 정보를 제공하기 때문에 상기 공통 채널의 프로그램 가능한 위상 시프터와 감쇄기는 필요치 않다. 그러나, 도 3의 상기 손으로 조정되는 감쇄기와 위상 시프터(17)는, 샘플이 없을 때 특정 주파수에서 도 4의 제로 입력 신호 또는 정확한 반대 위상 신호를 실현할 수 있도록 상기 시스템을 캘리브레이션하기 위해서 여전히 존재하게 될 것이다.3. A sweep, or swept frequency source 3, is used to generate the frequency response to be output at the receiving device, as shown in FIG. The receiving electronic device is required to be able to record a change in the form of the frequency response which is more complicated and a sign of the phase change and attenuation change due to the material being measured. In this case, the programmable phase shifter and attenuator of the common channel are not necessary because more complex electronics provide the necessary phase shift and attenuation information. However, the hand-adjusted attenuator and phase shifter 17 of FIG. 3 are still present to calibrate the system to realize the zero input signal or the exact opposite phase signal of FIG. 4 at a particular frequency when no sample is present. Will be.

4. 상기 쏘스(3)가 소인(掃引)이 아니고, 즉 언스웹트이고, 샘플의 삽입으로 인한 상기 감쇄 변화와 상기 위상 시프트 변화는, 즉 감쇄의 크기와 위상의 크기, 분리된 반대-편파 수신 채널을 통해서 직접적으로 측정된다. 상기 감쇄 크기 채널에서는, 정류 다이오드가 상기 샘플에서의 감쇄를 측정하는 d.c. 신호 레벨을 제공하는데 사용된다. 상기 위상 채널에서는, 이중 균형 주파수 믹서가 샘플에 의한 상기 위상변화를 측정하는 I.F.(d.c.) 신호레벨을 제공하기 위해서 사용된다.4. The source 3 is not sweeping, ie unswept, and the attenuation change and the phase shift change due to the insertion of a sample, i.e. the magnitude of the attenuation and the magnitude of the phase, separate anti-polarization reception Measured directly through the channel. In the attenuation magnitude channel, a rectifying diode measures the attenuation in the sample. Used to provide a signal level. In the phase channel, a dual balanced frequency mixer is used to provide an I.F. (d.c.) Signal level that measures the phase change by the sample.

도 2a와 2b는 본 발명의 한 실시예를 도시한 그림으로 매우 간단한 장치 버전을 나타내고 있다. 상기 마이크로파 쏘스(1)는 스윕 쏘스 일 수 있으며, 시간 의존성 전기 신호를 발생시킨다. 상기 신호의 일부는 상기 커플러(2)에서 분배되는데 일부 신호는 기준 신호(9)로 사용되는 반면에 나머지 신호는 상기 주사 안테나(4)로 전송되고, 그 중 일부는 상기 물체(14)를 통과하여 상기 편파 장치(5)로부터 반사된다. 이를 측정신호(11)라 한다.2A and 2B illustrate an embodiment of the present invention, showing a very simple device version. The microwave source 1 may be a sweep source and generates a time dependent electrical signal. Some of the signal is distributed in the coupler 2, some of which is used as the reference signal 9 while the other is transmitted to the scanning antenna 4, some of which pass through the object 14. Is reflected from the polarization device 5. This is called the measurement signal 11.

도 3은 본 발명과 함께 사용될 수 있는 장치의 두 번째 실시예의 도면이다. 이 장치는 도 2의 장치와 유사하게 샘플(담배)의 상기 수분과 염분을 측정한다. 상기 샘플은 정지 상태 혹은 컨베이어 벨트 상에서 이송중일 수도 있다.3 is a diagram of a second embodiment of an apparatus that may be used with the present invention. This device measures the moisture and salinity of the sample (tobacco) similar to the device of FIG. 2. The sample may be stationary or being transferred on a conveyor belt.

이 장치는 수분과 소금 함량의 두 개의 다른 물리적 변수를 측정하기 때문에 두 개의 주파수를 사용한다. 따라서, 상기 스위치(15)는 상기 수신 장치(7)로부터 신호를 수신한 후에 8 GHz와 12 GHz 사이에서 전환된다. 기타 주파수도 동일한 결과를 나타낸다.The device uses two frequencies because it measures two different physical variables of moisture and salt content. Thus, the switch 15 is switched between 8 GHz and 12 GHz after receiving a signal from the receiving device 7. Other frequencies show the same result.

상기 장치는 마이크로 방사 쏘스(1)를 포함한다. 상기 스윕 쏘스(1)는 상기 커플러(2)에 신호를 보내기 전에 상기 스위치(15)로부터 신호를 수신한다. 상기 스윕 쏘스(1)로부터의 신호는 적절한 레벨로 증폭되고 상기 커플러(2)에서 분배되고, 일부는 기준 신호(8a)로서 공통 채널을 통하여 상기 수신 장치(7)로 전송되고, 반면에 남은 신호는 측정신호(10a)로서 상기 주사 안테나(4)로 전송된다. 두 개의 다른 방향으로 가는 상기 신호는 이상적으로 동일하며, 각 신호는 원 신호의 정확하게 50%이다.The device comprises a micro spinning source 1. The sweep source 1 receives a signal from the switch 15 before sending a signal to the coupler 2. The signal from the sweep source 1 is amplified to an appropriate level and distributed in the coupler 2, and partly transmitted to the receiving device 7 via the common channel as a reference signal 8a, while the remaining signal Is transmitted to the scanning antenna 4 as a measurement signal 10a. The signals going in two different directions are ideally identical, with each signal being exactly 50% of the original signal.

상기 마이크로파는 상기 샘플로 직접 향하고 상기 주사 안테나(4)로부터 주사된다. 상기 쏘스(1)는 매우 높은 주파수의 마이크로파 오실레이터로서 상기 주파수는 미리 정해진 밴드영역에서 반복되는 방식으로 시간에 따라 선형적으로 변화된다.The microwave is directed directly to the sample and scanned from the scanning antenna 4. The source 1 is a microwave oscillator of a very high frequency and the frequency is changed linearly with time in a repeating manner in a predetermined band region.

상기 주사 신호(11)의 일부는 상기 샘플(14)을 통과하여 상기 편파 장치를 때리고 뒤로 반사된다. 상기 주사 신호(25)의 기타 부분은 상기 샘플에 반사된 신호이다. 전자는 상기 동일-편파 수신 안테나(19)에서 수신되고, 상기 첫 번째 반사의 위상 시프트를 검출함으로서 상기 샘플(14)의 두께를 측정하기 위해 사용된다. 상기 샘플(14)를 통과해서 상기 편파 장치를 때린 신호는 편파 방향이 변화되고 반사된 후에 상기 가로방향-편파 수신 안테나(6)에 의해서 수신된다.A portion of the scan signal 11 passes through the sample 14 and hits the polarization device and is reflected back. The other part of the scan signal 25 is the signal reflected to the sample. The former is received at the same-polarized receive antenna 19 and used to measure the thickness of the sample 14 by detecting the phase shift of the first reflection. The signal hitting the polarization device through the sample 14 is received by the transversely polarized reception antenna 6 after the polarization direction is changed and reflected.

상기 기준 신호(8a)는 수동으로 조정된 감쇄기와 위상 시프터(17)로 전송되고, 그 다음 프로그램 가능한/가변적인 감쇄기와 위상 시프터(18)로 전달된다. 상기 장치가 측정물이 없을 때 주파수 스윕시 어떤 특정 주파수에서 합산 신호가 제로가 되도록 셋업 되면, 상기 수동으로 조정된 감쇄기와 위상 시프터(17)는 상기 신호를 캘리브레이트 하는데 사용하게 된다. 샘플이 있을 때, 상기 측정 채널에서 상기 마이크로파의 상기 감쇄와 위상 시프트가 증가하게되고 상기 신호(10b)는 안테나(6)로 입력될 때 약해진다. 그 다음, 신호의 합이 다시 제로가 되도록 상기 프로그램가능한/가변적인 감쇄기와 위상 시프터(18)를 조정하기 위해서, 수신 장치(7)는 신호를 전송한다. 상기 조정량은 상기 샘플의 감쇄와 위상의 측정값으로 기록된다.The reference signal 8a is transmitted to a manually adjusted attenuator and phase shifter 17 and then to a programmable / variable attenuator and phase shifter 18. If the device is set up to zero the summation signal at a particular frequency during a frequency sweep when there is no workpiece, the manually tuned attenuator and phase shifter 17 are used to calibrate the signal. When there is a sample, the attenuation and phase shift of the microwave in the measurement channel is increased and the signal 10b is weakened when input to the antenna 6. Then, in order to adjust the programmable / variable attenuator and phase shifter 18 so that the sum of the signals is again zero, the receiving device 7 transmits a signal. The adjustment amount is recorded as a measurement of the attenuation and phase of the sample.

복소 유전율의 측정이 온도에 따라 보정될 수 있도록 적외선 체온계(20)로 상기 샘플(14)의 온도를 측정하고 이 신호를 상기 수신 장치에 전송한다.An infrared thermometer 20 measures the temperature of the sample 14 and transmits this signal to the receiving device so that the measurement of the complex dielectric constant can be corrected with temperature.

상기 수신 장치(7)는 반대 위상이 되도록 상기 기준 신호(8b)와 상기 측정 신호(10b)를 합한다. 위상 시프트와 감쇄(18)가 정확하게 조정됐을 때, 제로 신호가 검출되면, 이는 8b에서의 감쇄가 10b에서의 감쇄와 동일하다는 것을 의미한다. 그 다음, 상기 공통 채널에서의 상기 위상 시프트와 감쇄가 기록된다. 상기 검출된 위상 시프트와 감쇄는 프로세서로 전송된다. 상기 프로세서에서는 상기 값들을 계산하고 변환하여 의미 있는 정보로 만드는 작업이 이루어진다.The receiving device 7 adds the reference signal 8b and the measurement signal 10b to be in opposite phase. When the phase shift and attenuation 18 is correctly adjusted, if a zero signal is detected, this means that the attenuation at 8b is the same as the attenuation at 10b. Then, the phase shift and attenuation in the common channel are recorded. The detected phase shift and attenuation is sent to a processor. The processor calculates and converts the values into meaningful information.

도 4는 샘플의 ε'와 ε"를 계산기 위해 사용되는 수신 장치(7)로부터의 전기 신호의 예를 그래프로 나타낸 것이다. 상기 x-축은 상기 쏘스의 주파수 스윕을 나타낸 것이고 y-축은 신호의 강도를 나타낸 것이다. 우선, 샘플이 없을 때 상기 시스템이 26의 응답을 보인다. 샘플이 있으면, 상기 재료내의 감쇄로 인하여 주사 마이크로파의 감쇄는 증가하고 위상 변화가 발생된다. 상기 신호는 상기 공통 채널에서 변화되지 않기 때문에, 상기 측정 신호와 상기 기준 신호의 합은 샘플이 존재한다면 변화하게 되고 이는 응답 곡선 27로 나타난다. 수평 방향으로의 차이는 위상 변화를 나타내고, 수평 방향으로의 차이는 상기 샘플로 인한 감쇄 변화를 나타낸다. 그리고, 이들 변수들은 책에 있는 공식에 따라 ε'와 ε"를 계산하기 위해 사용된다.4 graphically illustrates an example of an electrical signal from a receiving device 7 used for calculating ε 'and ε "of a sample. The x-axis shows the frequency sweep of the source and the y-axis shows the strength of the signal. First, when there is no sample, the system shows a response of 26. If there is a sample, the attenuation in the material increases attenuation of the scanning microwave and a phase change occurs. Since the sum of the measurement signal and the reference signal changes if a sample is present, this is represented by the response curve 27. The difference in the horizontal direction represents the phase change and the difference in the horizontal direction is attenuation due to the sample. And these variables are used to calculate ε 'and ε "according to the formulas in the book.

상기 젖은 무게와 상기 밀도 측정 모두는 상기 물체 예를 들면 담배, 나무 혹은 옥수수 등에 의존하는 기록된 데이터에 기초하게 된다. 이들 물체 각각은 이들 자신의 상기 위상 시프트 및 감쇄와 실질적인 수분 함량 및 밀도 사이의 관계를 가진다. 공식을 사용하기보다는 상기 장치로부터 데이터를 수집하고 수분 및 밀도의 실제 값에 맞추도록 선택할 수 있다.Both the wet weight and the density measurement are based on recorded data that depends on the object, such as tobacco, wood or corn. Each of these objects has a relationship between their own phase shift and attenuation and substantial moisture content and density. Rather than using a formula, one can choose to collect data from the device and match the actual values of moisture and density.

도 4에서, 상기 곡선 26은 도 2a에서처럼 측정되는 샘플이 없을 때 측정된 신호를 나타낸다. 이 경우, 상기 측정된 신호는 기준 신호와 동일하나 다른 편파 방향을 가진다. 따라서, 기준 신호와 상기 측정신호의 함은 특정 주파수에서 제로가 된다. 상기 기준 값은 수분이 없을 때 제로이다.In FIG. 4, curve 26 shows the signal measured when no sample is measured as in FIG. 2A. In this case, the measured signal is the same as the reference signal but has a different polarization direction. Therefore, the combination of the reference signal and the measurement signal becomes zero at a specific frequency. The reference value is zero when there is no moisture.

상기 신호가 수분을 포함한 샘플을 통과할 때, 측정 곡선 27이 나타난다. 이 경우, 상기 샘플은 상기 신호의 50% 까지 감소 또는 감쇄된다. 상기 기준 신호는 변화되지 않았기 때문에, 상기 기준 신호와 상기 측정 신호의 합은 수직방향으로 50%까지 변화된다. 상기 수직방향은 감쇄축이다. 만일 상기 샘플이 순수한 물이라면, 마이크로파의 전부를 흡수하고, 측정 신호는 제로로 감쇄하게 된다. 그리고 단지 기준 신호만이 수신되고 상기 기준 신호의 감쇄 레벨에서 직선 라인으로 나타나게 된다.As the signal passes through the sample with moisture, measurement curve 27 appears. In this case, the sample is reduced or attenuated by 50% of the signal. Since the reference signal has not changed, the sum of the reference signal and the measurement signal is changed by 50% in the vertical direction. The vertical direction is the damping axis. If the sample is pure water, it absorbs all of the microwaves and attenuates the measurement signal to zero. Only the reference signal is received and appears as a straight line at the attenuation level of the reference signal.

또한, 상기 곡선 27은 주파수 스윕 동안에 상기 마이크로파의 위상 시프트를 나타낸 것으로, 상기 곡선 신호의 최저점이 f0에서 f1으로 왼쪽으로 이동한 것을 볼 수 있다. 상기 위상 시프트는 앞에서 언급한 바와 같이 상기 샘플의 밀도를 계산하기 위해 사용된다.In addition, the curve 27 shows the phase shift of the microwave during the frequency sweep, and it can be seen that the lowest point of the curve signal has moved left from f0 to f1. The phase shift is used to calculate the density of the sample as mentioned above.

상기 복소 유전율을 이용하여 밀도를 계산함으로써, 젖은 무게 mwet과 건조, 무게 mdry및 물질의 체적 V를 알고 있으면 밀도 계산 공식 ρ=(mwet+ mdry)/V를 이용하여 계산할 수 있다. 도 3에서 보는 바와 같이, 상기 체적은 주기적으로 갱신되는 상기 샘플(14)의 두께를 측정하기 위한 동일-편파 수신 안테나(19)를 이용하여 상기 체적을 계산할 수 있다. 만일, 상기 물체가 컨베이어 벨트에서 일정 속도로 이송되고 있다면, 상기 물체는 일정한 길이와 다른 두께를 가지는 여러 부분으로 나눌 수 있다.By calculating the density using the complex dielectric constant, if the wet weight m wet and the dry weight m dry and the volume V of the material are known, the density calculation formula ρ = (m wet + m dry ) / V can be calculated. As shown in FIG. 3, the volume can be calculated using a co-polarized reception antenna 19 for measuring the thickness of the sample 14 which is periodically updated. If the object is being conveyed at a constant speed on the conveyor belt, the object can be divided into several parts having a certain length and a different thickness.

도 5는 상기 편파 장치의 한 실시예를 나타내고 있으며, 상기 편파 장치는 상기 주사파의 적어도 일부를 회전시키기 위하여 편파판의 수평면에 금속선(28)을 평행하게 위치하여 구성된다. 이들 금속선들은 플라스틱 재료와 같은 비반사재질(29)에 의하여 지지될 수 있다. 상기 편파판의 하층은 금속판(30)과 같은 반사 재질로 구성될 수 있다. 상기 마이크로파가 편파장치에 조사되면, 일부는 상기 금속선에 맞게 되어 편파 방향이 회전되고 일부는 금속선 사이를 통과하여 상기 하층판(30)으로부터 반사될 때까지 지지 물체를 통과하게 된다.FIG. 5 shows an embodiment of the polarization device, wherein the polarization device is configured by placing metal wires 28 parallel to the horizontal plane of the polarization plate to rotate at least a portion of the scanning wave. These metal wires may be supported by an antireflective material 29, such as a plastic material. The lower layer of the polarizing plate may be made of a reflective material such as the metal plate 30. When the microwaves are irradiated to the polarizer, some of them are aligned with the metal wires, and the polarization direction is rotated, and some of them pass through the supporting object until they pass through the metal wires and are reflected from the lower plate 30.

상기 편파 장치의 사이드를 상기 주사 안테나(4)와 상기 수신 안테나(6) 사이의 선에 평행하게 위치시키고, 상기 31과 32의 두 개의 45도를 동일하게 함으로써 상기 주사 안테나(4)로부터 상기 입사되는 마이크로파와 상기 하층판(30)으로부터 반사되는 마이크로파 모두가 비반사 재질(29) 밖의 경로에서 상기 금속선(28)을 때리게 돼서 확실히 편파 방향이 90도 회전할 수 있도록 한다.Position the side of the polarization device in parallel to the line between the scanning antenna 4 and the receiving antenna 6, and make the incident from the scanning antenna 4 by equalizing two 45 degrees of 31 and 32. Both the microwave and the microwave reflected from the lower plate 30 hit the metal wire 28 in a path outside the non-reflective material 29 so that the polarization direction can be rotated 90 degrees.

본 발명은 다음 실험예를 들어 부가 설명할 것이며, 이 실험예가 어떤 의미에서든 본 발명을 제한하고자하는 의도는 없다.The present invention will be further explained by the following experimental example, which is not intended to limit the present invention in any sense.

실험예Experimental Example

다음의 예는 실험 결과에 근거한 것으로, 실험에는 아홉 개의 찻 잎이 샘플로 사용되었으며, 상기 찻 잎 각각은 약 100g, 각각은 서로 다른 5% 내지 20%의 수분 함량을 가진다. 두 개의 스윕 주파수가 사용되었으며, 하나는 약 8GHz이고 다른 하나는 약 12GHz이다. 감쇄는 상기 샘플에서 측정되었으나, 위상변화는 없었다. 상기 실험에서는 감쇄와 샘플의 실질 수분 함량 사이의 선형적인 관계가 도 6에서 보는 바와 같이 나타나고 있다. 상기 상관 계수는 8GHz에서 0.9914이고 12GHz에서 0.9789로 높게 나타났다. 상기 상관 계수는 0에서 1로, 상기 데이터 점이 얼마나 잘 맞춤선 상에 놓여지는가를 나타낸다.The following example is based on the results of the experiment, in which nine tea leaves were used as samples, each of the tea leaves had a water content of about 100 g, each having a different 5% to 20% moisture content. Two sweep frequencies were used, one about 8 GHz and the other about 12 GHz. Attenuation was measured in the sample but no phase change. In this experiment a linear relationship between attenuation and the actual moisture content of the sample is shown as shown in FIG. 6. The correlation coefficient was 0.9914 at 8 GHz and 0.9789 at 12 GHz. The correlation coefficient is 0 to 1, indicating how well the data point lies on the alignment line.

Claims (25)

물체를 향해서 마이크로파를 주사시키고 그 반사파를 분석함으로서 상기 물체의 적어도 하나의 물리적 변수를 측정하기 위한 장치에 있어서,An apparatus for measuring at least one physical parameter of an object by scanning a microwave towards the object and analyzing the reflected wave, 시간 의존성 전기 신호를 발생시키기 위한 쏘스장치,Source device for generating time-dependent electrical signals, 상기 물체에 근접 배치되고, 상기 시간 의존성 전기 신호를 마이크로파로 변환시키고 상기 마이크로파를 상기 물체로 주사시키기 위한 주사장치,A scanning device disposed proximate to the object, for converting the time dependent electrical signal into a microwave and for scanning the microwave into the object, 상기 물체와 인접하여 배치되며 상기 주사장치의 맞은편에 위치하고, 상기 주사파의 편파 방향의 적어도 일부를 회전시키고, 미리 정해진 편파 방향을 가지는 상기 주사파를 반사시키는 편파장치,A polarization device disposed adjacent to the object and positioned opposite the scanning device, rotating at least a portion of the polarization direction of the scanning wave, and reflecting the scanning wave having a predetermined polarization direction; 상기 편파장치와 함께 상기 물체의 맞은편에 위치하고, 미리 정해진 편파 방향을 가지는 반사된 마이크로파를 수신하며, 상기 반사파를 전기 신호로 변환하기 위한 수신 장치, 및A receiving device positioned opposite the object together with the polarization device, for receiving reflected microwaves having a predetermined polarization direction, and for converting the reflected waves into electrical signals; 상기 전기적 신호를 이용하여 상기 물체의 적어도 하나의 물리적 변수를 계산하기 위한 컴퓨터 시스템을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 측정 장치.And a computer system for calculating at least one physical variable of the object using the electrical signal. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 쏘스 제어를 위한 제어 전자 장치를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 측정 장치.And a control electronic device for controlling the source. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 편파 장치는 상기 주사파의 적어도 일부분을 회전시키기 위하여 수평 평판 내에 복수개의 평행한 금속선을 포함하는 평판으로 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 측정 장치.And said polarization device comprises a flat plate comprising a plurality of parallel metal wires in a horizontal flat plate for rotating at least a portion of said scanning wave. 상기 이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of the preceding claims, 상기 편파 장치의 두께는 상기 마이크로파의 파장의 1/4 인 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 측정 장치.The thickness of the polarization device is a measuring device using a microwave, characterized in that 1/4 of the wavelength of the microwave. 상기 이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of the preceding claims, 상기 장치는 상기 전기 신호를 상기 주사 장치와 상기 수신장치로 분배하는 커플러를 더 포함하며,The apparatus further comprises a coupler for distributing the electrical signal to the scanning device and the receiving device, 상기 수신 장치로 전송되는 전기 신호의 일부는 공통 채널을 통과하게 되고, 이 신호는 기준 신호로 사용되는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 측정 장치.A portion of the electrical signal transmitted to the receiving device passes through a common channel, the signal is a microwave measurement device, characterized in that used as a reference signal. 상기 이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of the preceding claims, 상기 물체가 측정되는 동안 이송 중인 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 측정 장치.And measuring the object while the object is being measured. 상기 이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of the preceding claims, 상기 수신 장치와 주사장치는 각각에 대하여 수직 편파 방향이고, 상기 수신 장치는 상기 재료에 직접 대응되는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 측정 장치.And the receiving device and the scanning device are perpendicular to each other and the receiving device corresponds directly to the material. 상기 이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of the preceding claims, 적어도 하나의 물리적 변수가 물체의 밀도 또는 수분 함량이거나 물체의 밀도 및 수분 함량 모두인 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 측정 장치.At least one physical variable is the density or water content of the object or both the density and the water content of the object. 상기 이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of the preceding claims, 상기 수신 장치는 안테나인 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 측정 장치.The receiving device is a measuring device using a microwave, characterized in that the antenna. 상기 이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of the preceding claims, 상기 수신 장치는 다이오드인 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 측정 장치.The receiving device is a measuring device using a microwave, characterized in that the diode. 상기 이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of the preceding claims, 상기 주사된 마이크로파는 선 편파 된 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 측정 장치.And the scanned microwaves are linearly polarized. 상기 이전 청구항 어느 한 항에 있어서,The method of claim 1, wherein 상기 주사된 마이크로파는 원 편파 된 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 측정 장치.The scanning microwave is a measurement device using a microwave, characterized in that the circularly polarized. 상기 이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of the preceding claims, 상기 편파 장치 및 상기 물체 위쪽에 설치되며, 반사된 마이크로파의 적어도 일부를 수신하는 두 번째 수신 장치를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 측정 장치.And a second receiving device disposed above the polarization device and the object and configured to receive at least a portion of the reflected microwaves. 상기 이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of the preceding claims, 상기 수신된 마이크로파의 편파 방향은 상기 주사된 마이크로파와 동일한 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 측정 장치.And the polarization direction of the received microwave is the same as that of the scanned microwave. 마이크로파를 물체를 향해 주사하고 그 반사파를 측정하여 상기 물체의 적어도 하나의 물리적 변수를 측정하는 방법에 있어서,A method of scanning at least one physical variable of an object by scanning a microwave towards the object and measuring the reflected wave, 첫 번째 시간 의존성 전기 신호를 발생시키고, 적어도 상기 첫 번째 전기 신호의 일부를 편파된 마이크로파로 변환시키는 단계,Generating a first time dependent electrical signal and converting at least a portion of the first electrical signal into polarized microwaves, 상기 물체를 향해서 상기 편파된 마이크로파를 주사시키는 단계,Scanning the polarized microwaves towards the object, 상기 물체와 근접 배치되며 상기 주사장치의 맞은편에 위치한, 반사된 마이크로파 중에서 적어도 일부 편파 방향이 회전되는 편파장치에서 상기 주사된 마이크로파를 반사시키는 단계,Reflecting the scanned microwaves in a polarization device disposed in proximity to the object and located opposite the scanning device, in which at least a partial polarization direction of the reflected microwaves is rotated, 상기 물체의 맞은편에 위치한 수신장치에서, 상기 반사된 마이크로파 중에서 편파 방향이 회전된 부분을 수신하고, 상기 수신된 주사파의 일부를 두 번째 전기 신호로 변환하는 단계, 및Receiving, at a receiving device opposite the object, a portion in which the polarization direction is rotated among the reflected microwaves, and converting a portion of the received scanning wave into a second electrical signal; and 상기 두 번째 신호를 분석하고 적어도 하나의 물리적 변수를 측정하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 측정 방법.Analyzing the second signal and measuring at least one physical variable. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 첫 번째 전기신호의 일부는 공통 채널을 통하여 상기 수신 수단으로 전송되고 기준 신호로 사용되는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 측정 방법.And a part of said first electrical signal is transmitted to said receiving means through a common channel and used as a reference signal. 제15항 또는 제16항에 있어서,The method according to claim 15 or 16, 상기 주사된 마이크로파의 적어도 일부의 편파 방향의 회전은 90도인 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 측정 방법.And the rotation of the at least part of the scanned microwave in the polarization direction is 90 degrees. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 15 to 17, 상기 두 번째 전기 신호와 상기 기준 신호의 합은 적어도 하나의 물리적 변수를 측정하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 측정 방법.The sum of the second electrical signal and the reference signal is used to measure at least one physical variable. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 15 to 18, 상기 두 번째 전기 신호는 적어도 하나의 물리적 변수를 측정하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 측정 방법.The second electrical signal is used to measure at least one physical variable. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 15 to 19, 상기 미리 정해진 방향으로 편파된 반사파의 적어도 일부를 수신하며, 상기 수신된 마이크로파는 전기신호로 변환되고, 기준 신호에 대한 상기 전기 신호의 위상 시프트를 상기 물체의 높이를 측정하는데 사용하는, 상기 편파 장치와 함께 상기 물체의 맞은편에 위치한 두 번째 수신수단을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 측정 방법.Receiving the at least a portion of the reflected wave polarized in the predetermined direction, wherein the received microwave is converted into an electrical signal and uses a phase shift of the electrical signal relative to a reference signal to measure the height of the object And a second receiving means positioned opposite to the object. 제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 15 to 20, 상기 신호의 상기 감쇄 레벨과 상기 위상 시프트가 상기 물체의 유전 상수와 손실 계수를 계산하기 위해서 사용되는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 측정 방법.Wherein said attenuation level and said phase shift of said signal are used to calculate the dielectric constant and loss factor of said object. 제15항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 15 to 21, 상기 물체의 상기 유전 상수와 상기 손실 계수는 상기 물체의 밀도를 계산하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 측정 방법.The dielectric constant and the loss factor of the object are used to calculate the density of the object. 제15항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 15 to 22, 상기 물체의 상기 유전 상수와 상기 손실 계수는 상기 물체의 수분 함량을 계산하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 측정 방법.The dielectric constant and the loss factor of the object are used to calculate the water content of the object. 제15항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 15 to 23, 상기 물체의 상기 체적, 상기 밀도 및 상기 수분함량은 상기 물체의 건조 질량의 무게를 측정하기 위해서 사용되는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 측정 방법.And said volume, said density and said water content of said object are used to measure the weight of the dry mass of said object. 제15항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 15 to 24, 상기 물체의 적어도 하나의 물리적 변수의 측정은 기록된 자료에 기초하는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 측정 방법.And measuring at least one physical variable of the object based on recorded data.
KR10-2003-7015628A 2001-05-31 2002-05-31 Apparatus and method for microwave determination of at least one physical parameter of a substance KR20040020909A (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US29424901P 2001-05-31 2001-05-31
US60/294,249 2001-05-31
IS5960 2001-05-31
IS5960 2001-05-31
PCT/IS2002/000011 WO2002097411A1 (en) 2001-05-31 2002-05-31 Apparatus and method for microwave determination of at least one physical parameter of a substance

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20040020909A true KR20040020909A (en) 2004-03-09

Family

ID=36763231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-7015628A KR20040020909A (en) 2001-05-31 2002-05-31 Apparatus and method for microwave determination of at least one physical parameter of a substance

Country Status (15)

Country Link
US (1) US7187183B2 (en)
EP (1) EP1407254B1 (en)
JP (1) JP2005516181A (en)
KR (1) KR20040020909A (en)
CN (1) CN1287142C (en)
AT (1) ATE314639T1 (en)
AU (1) AU2002304283B2 (en)
CA (1) CA2500191A1 (en)
DE (1) DE60208374T2 (en)
DK (1) DK1407254T3 (en)
ES (1) ES2256478T3 (en)
IS (1) IS7054A (en)
NO (1) NO20035320D0 (en)
RU (1) RU2298197C2 (en)
WO (1) WO2002097411A1 (en)

Families Citing this family (64)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5914613A (en) 1996-08-08 1999-06-22 Cascade Microtech, Inc. Membrane probing system with local contact scrub
US6256882B1 (en) 1998-07-14 2001-07-10 Cascade Microtech, Inc. Membrane probing system
US6965226B2 (en) 2000-09-05 2005-11-15 Cascade Microtech, Inc. Chuck for holding a device under test
US6914423B2 (en) 2000-09-05 2005-07-05 Cascade Microtech, Inc. Probe station
DE10143173A1 (en) 2000-12-04 2002-06-06 Cascade Microtech Inc Wafer probe has contact finger array with impedance matching network suitable for wide band
US7355420B2 (en) 2001-08-21 2008-04-08 Cascade Microtech, Inc. Membrane probing system
WO2003089948A2 (en) * 2002-04-15 2003-10-30 Toolz, Ltd. Constructing a waveform from multiple threshold samples
US7492172B2 (en) 2003-05-23 2009-02-17 Cascade Microtech, Inc. Chuck for holding a device under test
US7057404B2 (en) 2003-05-23 2006-06-06 Sharp Laboratories Of America, Inc. Shielded probe for testing a device under test
US7250626B2 (en) 2003-10-22 2007-07-31 Cascade Microtech, Inc. Probe testing structure
DE202004021093U1 (en) 2003-12-24 2006-09-28 Cascade Microtech, Inc., Beaverton Differential probe for e.g. integrated circuit, has elongate probing units interconnected to respective active circuits that are interconnected to substrate by respective pair of flexible interconnects
US7187188B2 (en) 2003-12-24 2007-03-06 Cascade Microtech, Inc. Chuck with integrated wafer support
DE102004031626A1 (en) * 2004-06-30 2006-02-02 Robert Bosch Gmbh Method and apparatus for determining the material thickness on a high frequency basis
EP1789812A2 (en) 2004-09-13 2007-05-30 Cascade Microtech, Inc. Double sided probing structures
US7535247B2 (en) 2005-01-31 2009-05-19 Cascade Microtech, Inc. Interface for testing semiconductors
US7656172B2 (en) 2005-01-31 2010-02-02 Cascade Microtech, Inc. System for testing semiconductors
US20060220658A1 (en) * 2005-03-31 2006-10-05 Seichi Okamura Sensor system for moisture and salt measurement using microstripline
JP5008330B2 (en) * 2006-03-31 2012-08-22 大和製衡株式会社 Method and apparatus for measuring lipid content
US7764072B2 (en) 2006-06-12 2010-07-27 Cascade Microtech, Inc. Differential signal probing system
US7403028B2 (en) 2006-06-12 2008-07-22 Cascade Microtech, Inc. Test structure and probe for differential signals
US7723999B2 (en) 2006-06-12 2010-05-25 Cascade Microtech, Inc. Calibration structures for differential signal probing
US20080012578A1 (en) * 2006-07-14 2008-01-17 Cascade Microtech, Inc. System for detecting molecular structure and events
US7876114B2 (en) 2007-08-08 2011-01-25 Cascade Microtech, Inc. Differential waveguide probe
DE102007057092B4 (en) * 2007-11-20 2009-08-06 Tews Elektronik Dipl.-Ing. Manfred Tews Method and device for moisture and / or density measurement
DE102008032835A1 (en) * 2008-07-14 2010-01-21 Hauni Maschinenbau Ag Method and device for measuring the loading of a strand of the tobacco processing industry with a substance amount
JP5421566B2 (en) * 2008-09-30 2014-02-19 カワサキ機工株式会社 Method and apparatus for measuring moisture content of tea leaves with low moisture content, and method for controlling tea processing using the same
US7888957B2 (en) 2008-10-06 2011-02-15 Cascade Microtech, Inc. Probing apparatus with impedance optimized interface
US8410806B2 (en) 2008-11-21 2013-04-02 Cascade Microtech, Inc. Replaceable coupon for a probing apparatus
US8319503B2 (en) 2008-11-24 2012-11-27 Cascade Microtech, Inc. Test apparatus for measuring a characteristic of a device under test
JP5373534B2 (en) * 2009-10-07 2013-12-18 三井造船株式会社 Phase difference measuring method and phase difference measuring apparatus
EP2539798B1 (en) 2010-02-26 2021-04-14 Synaptics Incorporated Varying demodulation to avoid interference
US9898121B2 (en) 2010-04-30 2018-02-20 Synaptics Incorporated Integrated capacitive sensing and displaying
DE102011102991B4 (en) * 2011-05-24 2014-02-13 Krohne Messtechnik Gmbh Device for determining the volume fraction of at least one component of a multiphase medium
CN102621161B (en) * 2012-03-31 2013-10-16 中国科学院长春应用化学研究所 Method for obtaining material performance parameter
RU2508534C1 (en) * 2012-08-13 2014-02-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Device for measurement of dielectric particle geometrical size
US10009114B2 (en) 2013-03-20 2018-06-26 Ariel-University Research And Development Company Ltd. Method and system for controlling phase of a signal
ITFI20130266A1 (en) * 2013-11-05 2015-05-06 Advanced Microwave Engineering S R L ASSOCIATED DEVICE AND ASSOCIATED METHOD FOR THE DETECTION AND MEASUREMENT OF THE PHYSICO-CHEMICAL CHARACTERISTICS OF MATERIALS IN THE FORM OF SHEETS, FILMS, FABRICS, LAYERS DEPOSITED ON A SUPPORT OR SIMILAR.
RU2550778C1 (en) * 2014-01-10 2015-05-10 Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Method of determining state of road surface
RU2552272C1 (en) * 2014-03-14 2015-06-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Method of determining state of road surface
CN105510386A (en) * 2014-09-26 2016-04-20 多瑙控制治理工程有限责任公司 Radio frequency measurement system for measuring water content of paper and various fiber-containing materials
PL3238552T3 (en) * 2014-12-26 2021-12-06 Japan Tobacco Inc. Filter inspection apparatus
US10520302B2 (en) * 2015-10-02 2019-12-31 Honeywell International Inc. Monitoring thickness uniformity
EP3360247B1 (en) 2015-10-08 2020-12-09 Ariel-University Research and Development Company Ltd. Method and system for controlling phase of a signal
DE102015225578A1 (en) * 2015-12-17 2017-06-22 Robert Bosch Gmbh Apparatus for receiving microwave radiation
GB201602773D0 (en) * 2016-02-17 2016-03-30 Orsus Medical Ltd A method and apparatus for measuring the concentration of target substances in blood
JP6709710B2 (en) * 2016-09-26 2020-06-17 株式会社日立製作所 Inspection equipment
US10509378B2 (en) * 2016-11-07 2019-12-17 FarmX Inc. Systems and methods for soil modeling and automatic irrigation control
US11519896B2 (en) 2017-01-13 2022-12-06 FarmX Inc. Soil moisture monitoring systems and methods for measuring mutual inductance of area of influence using radio frequency stimulus
US10591423B1 (en) 2017-03-22 2020-03-17 Northrop Grumman Systems Corporation Inline fabric conductivity measurement
CN107064917A (en) * 2017-03-30 2017-08-18 上海斐讯数据通信技术有限公司 A kind of microwave positioning method and system
CN107421967B (en) * 2017-07-28 2020-12-22 昆山国显光电有限公司 Glass detection device and detection method
JP2019070535A (en) * 2017-10-06 2019-05-09 マイクロメジャー株式会社 Measuring apparatus and measuring method of moisture content rate and the like
US11166404B2 (en) 2018-09-02 2021-11-09 FarmX Inc. Systems and methods for virtual agronomic sensing
RU2690952C1 (en) * 2018-09-17 2019-06-07 ООО "Генезис-Таврида" Method of determining percentage of water in a dielectric-water mixture using different dielectrics
EP3674703A1 (en) * 2018-12-31 2020-07-01 INESC TEC - Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores, Tecnologia e Ciência Method and device for measuring water present in vegetation
DE102019101598A1 (en) * 2019-01-23 2020-07-23 Endress+Hauser SE+Co. KG Measuring device for determining a dielectric value
PL439293A1 (en) 2019-08-20 2022-01-17 Japan Tobacco Inc. Production method and production device for cylindrical heating type smoking article
DE102019008595B4 (en) * 2019-12-11 2021-11-11 OndoSense GmbH Method for the determination of parameters of dielectric layers
US12000788B1 (en) * 2020-01-10 2024-06-04 Gold Bond Building Products, Llc Inline detection of gypsum panel calcination
DE102020103978A1 (en) * 2020-02-14 2021-08-19 Tews Elektronik Gmbh & Co. Kg Device and method for the transmission measurement of reflected microwaves
US11533946B2 (en) * 2020-06-22 2022-12-27 R. J. Reynolds Tobacco Co. Systems and methods for determining a characteristic of a smoking article
US11464179B2 (en) 2020-07-31 2022-10-11 FarmX Inc. Systems providing irrigation optimization using sensor networks and soil moisture modeling
CN114018955A (en) * 2021-11-04 2022-02-08 南京航空航天大学 Microwave-based device and method for measuring moisture content of storage cigarette packets
WO2024170249A1 (en) * 2023-02-17 2024-08-22 Gea Food Solutions Bakel B.V. Food processing line and method for processing foodstuff

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3247508A (en) * 1963-10-04 1966-04-19 American Brake Shoe Co Microwave identification of railroad cars
GB1376747A (en) 1971-02-11 1974-12-11 Molins Ltd Monitoring devices
US4052666A (en) 1976-04-15 1977-10-04 Nasa Remote sensing of vegetation and soil using microwave ellipsometry
SE8000410L (en) * 1979-01-20 1980-07-21 Lambda Ind Science Ltd flaw detector
DE3027094C2 (en) * 1980-07-17 1987-03-19 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Repolarization device for generating circularly polarized electromagnetic waves
IL66327A0 (en) * 1982-07-15 1982-11-30
AT400988B (en) 1983-11-07 1996-05-28 Strahlen Umweltforsch Gmbh METHOD FOR MEASURING WEATHER-CONDITIONS OF STATUS ON THE SURFACE OF TRAFFIC AREAS AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD
US4707652A (en) * 1983-11-30 1987-11-17 Philip Morris Incorporated Impurity detector measuring parallel polarized scattered electromagnetic radiation
SU1223028A2 (en) * 1984-07-16 1986-04-07 Казанский Ордена Трудового Красного Знамени И Ордена Дружбы Народов Авиационный Институт Им.А.Н.Туполева Interferometer for plasma diagnostics
US4757514A (en) * 1985-08-13 1988-07-12 Laser Corporation Of America Wire array light polarizer for gas laser
EP0267683B1 (en) * 1986-11-12 1991-03-20 United Kingdom Atomic Energy Authority Thin layer monitor
US4745361A (en) * 1987-03-03 1988-05-17 University Of Rochester Electro-optic measurement (network analysis) system
SU1506387A1 (en) 1987-06-23 1989-09-07 Институт Прикладной Физики Ан Бсср Device for measuring the thickness of dielectric coatings of metals
US4947128A (en) * 1989-02-23 1990-08-07 Texaco Ijn Inc Co-variance microwave water cut monitoring means and method
US5315258A (en) * 1989-01-13 1994-05-24 Kajaani Elektroniikka Oy Method and apparatus for determining the moisture content of a material
US5497100A (en) * 1994-10-17 1996-03-05 Hughes Aircraft Company Surface condition sensing system
WO1997010514A1 (en) * 1995-09-11 1997-03-20 Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Near-field resistivity microscope
GB2307611B (en) * 1995-11-01 2000-03-22 British Gas Plc Measurement arrangement
US6163158A (en) * 1996-02-20 2000-12-19 Hauni Maschinenbau Ag Method of and apparatus for ascertaining at least one characteristic of a substance
US5959594A (en) * 1997-03-04 1999-09-28 Trw Inc. Dual polarization frequency selective medium for diplexing two close bands at an incident angle
US6100703A (en) * 1998-07-08 2000-08-08 Yissum Research Development Company Of The University Of Jerusalum Polarization-sensitive near-field microwave microscope
US6172510B1 (en) * 1998-12-30 2001-01-09 The United Sates Of America As Represented By The Secretary Of The Navy System for detection of flaws by use of microwave radiation
FI991548A (en) * 1999-07-06 2001-04-05 Neles Field Controls Oy Method for measuring web consistency and measuring device
US6529154B1 (en) * 2000-03-16 2003-03-04 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Method and apparatus for reading two dimensional identification symbols using radar techniques
EP1325313A1 (en) * 2000-08-15 2003-07-09 Industrial Research Limited Apparatus and method for measuring characteristics of anisotropic materials

Also Published As

Publication number Publication date
ATE314639T1 (en) 2006-01-15
NO20035320D0 (en) 2003-11-28
RU2003137895A (en) 2005-06-10
DE60208374D1 (en) 2006-02-02
IS7054A (en) 2003-11-27
AU2002304283B2 (en) 2007-10-11
RU2298197C2 (en) 2007-04-27
CN1559004A (en) 2004-12-29
EP1407254B1 (en) 2005-12-28
CA2500191A1 (en) 2002-12-05
WO2002097411A1 (en) 2002-12-05
DK1407254T3 (en) 2006-05-22
DE60208374T2 (en) 2006-09-07
JP2005516181A (en) 2005-06-02
CN1287142C (en) 2006-11-29
EP1407254A1 (en) 2004-04-14
US7187183B2 (en) 2007-03-06
ES2256478T3 (en) 2006-07-16
US20040239338A1 (en) 2004-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20040020909A (en) Apparatus and method for microwave determination of at least one physical parameter of a substance
AU2002304283A1 (en) Apparatus and method for microwave determination of at least one physical parameter of a substance
CA1247724A (en) Microwave reflection survey equipment and technique
US4728897A (en) Microwave reflection survey technique for determining depth and orientation of buried objects
US5334941A (en) Microwave reflection resonator sensors
Umari et al. A free-space bistatic calibration technique for the measurement of parallel and perpendicular reflection coefficients of planar samples
JP2005516181A5 (en)
US5666061A (en) Apparatus and method for measurement of moisture concentration in granular materials
US5337016A (en) Method and apparatus for traveling wave attenuation measurement
Kraszewski et al. Study on grain permittivity measurements in free space
JP3680113B2 (en) Dielectric constant measuring method and dielectric constant measuring apparatus
US20060097916A1 (en) Antenna array
CN112859030B (en) Radar stray radiation RCS measurement system
Trabelsi et al. Microwave moisture meter for granular and particulate materials
KR20220137677A (en) Apparatus and method for measuring transmittance of reflected microwaves
Kraszewski et al. Broadband microwave wheat permittivity measurements in free space
EP3066457B1 (en) Device for the detection and measurement of the physical-chemical features of materials in the form of sheets, films, fabrics, layers deposited on a support or the like
RU2338179C1 (en) Uhf method for defining surface moisture of dielectric coatings on metal, and device for implementation of method
RU2790085C1 (en) Method for remote measurement of complex dielectric permittivacy of plane layered dielectrics of natural origin
Trabelsi et al. Microwave sensor for simultaneous and nondestructive determination of moisture content and bulk density of granular materials
GB1560591A (en) Apparatus for observing an abrupt change in the radio frequency energy reflected or passed by timber
Völgyi Microstrip transmission-and reflection-type sensors used in microwave aquametry
SU1149187A1 (en) Device for measuring dielectric film thickness and permittivity
RU2330268C2 (en) Uhf-method of controlling humidity of solid materials
WO1998044339A1 (en) Method and arrangement for measuring and controlling consistency

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application